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Science:大肠杆菌或将退出历史舞台?某繁殖最快细菌将取代之

2016/06/21 来源:生物探索
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导读
哈佛医学院著名的遗传学教授George Church团队试图以一种繁殖最快的细菌能取缔生物研究中的“头牌军”大肠杆菌。他们认为,科学研究不应该把时间浪费在等待细菌繁殖中。他们筛选出一种繁殖速率快出一倍的需钠弧菌,有望能够取代大肠杆菌成为新一代研究模型。


6月初,“从零开始合成整个人类基因组”的人类基因组编写计划(HGP-write)正式公开。这一庞大工程旨在从化学成分合成人类和其它物种的整个基因组,并让他们在活细胞中获得功能,主要团队负责人包括由纽约大学的合成生物学家Jef Boeke,哈佛医学院的遗传学教授George Church,Autodesk公司的未来学家Andrew Hessel。

项目一出争议四起,围绕它的技术限制、伦理担忧、安全顾虑都是科学家们考量的问题。作为项目主要负责人,George Church强调,合成基因组不会被作为克隆人或者优生的工具。(详细

6月12日,Church又再出新招,这次的对象是微生物界。他和他的研究团队试图以一种繁殖最快的细菌能取缔生物研究中的“头牌军”——大肠杆菌(Escherichia coli)。相关研究成果在线发表于《bioRxiv》期刊。

他们认为,科学研究不应该把时间浪费在等待大肠杆菌生长、繁殖的周期里。他们筛选出一种繁殖速率快出一倍的细菌——需钠弧菌(Vibrio natriegens),有望能够取代大肠杆菌成为新一代研究模型。

131年的大肠杆菌 PK 繁殖速度快出一倍的需钠弧菌

文章作者之一、哈佛大学遗传学家Henry Lee 表示:“我们使用大肠杆菌只是因为我们了解它。”

距离大肠杆菌首次被发现已经过去131年。百年间它已经成为微生物研究、基因功能验证等生命科学最常用的细菌,这主要得益于它易于培养且安全,繁殖速度较快,遗传背景清楚,技术操作简单等先天优势。目前大肠杆菌是应用最广泛,最成功的表达体系,常做高效表达的首选体系。

Lee在基因组研究的学术生涯中,常常因为等待细菌繁殖而沮丧。这种时间焦虑感促使他开始寻找一种更好的细菌模型。最终,研究团队发现了需钠弧菌,一种能够在最适宜环境下10分钟完成一倍扩增的细菌(大肠杆菌需要20分钟)。

需钠弧菌与霍乱弧菌(Vibrio cholerae,引发霍乱的病原体)隶属同一个类别。然而,并没有证据表明,需钠弧菌对人体有害。研究发现,它并不易受病毒感染,不会像其他弧菌一样分泌霍乱毒素。

Lee带领团队对需钠弧菌进行了首次全基因组测序,并探索了其生长所需的最适宜环境。此外,他们还开发了一套适用于需钠弧菌的CRISPR基因编辑系统。Lee 表示:“我们需要工具使其能成为能够取代大肠杆菌、且随手可得的优势菌。”

大肠杆菌是否会就此退出历史舞台?

这一最新研究是否会革新传统的生物研究?没有人能给出答案,至少目前是。

一直以大肠杆菌作为合成生物学和基因组研究模型的哥伦比亚大学生物学家Harris Wang表示,仍然需要进一步研究以确保需钠弧菌的安全性,包括其在实验室继代培养中遗传物质是否能够保持稳定,以及在多盐环境培养下的需钠弧菌是否会影响DNA的提取和纯化。Wang强调,如果这些不确定因素在未来都得到了验证和解决,那么它将带来不一样的科研体验。

密歇根大学生物学家Richard Lenski 曾绘制过大肠杆菌超28年间的进化史。虽然他不确定是否确实有很多研究或者应用受到大肠杆菌繁殖周期的限制,也不知道将有多少科学家会真正受益于需钠弧菌的快速繁殖能力,但是他认为,继续加深对这一特殊细菌的了解很有意义。他相信,时间会告诉我们答案。

备注:文章参考自Science网站,原文链接“Scientists want to replace lab workhorse E. coli with the world’s fastest-growing bacterium”。

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